物联网技术在电力通信蓄电池维护中的应用

物联网技术在电力通信蓄电池维护中的应用

高荣 ,潘锋

湖北省宜昌市夷陵区供电公司   湖北省宜昌市  443100

摘要：随着可再生能源在配电侧渗透率的不断增高和电力电子技术的飞速发展。随着电网建设规模的不断扩大，变电站用蓄电池数量也在急剧增加，以蓄电池为核心组成的直流电源系统在电网安全稳定运行中发挥着重要作用。蓄电池在实际应用、系统方案评估中需要进行大量的理论和仿真分析，搭建相应的蓄电池等效模型是基础性工作，模型有助于使用电路和数学方法进行分析。本文主要对物联网技术在电力通信蓄电池维护中的应用做论述，详情如下。

关键词：物联网技术；电力通信；蓄电池

引言

变电站蓄电池直流系统为保护装置、控制回路、合闸回路提供电源，是变电站的重要组成部分，对保证变电站和电网安全连续可靠运行有较大意义。

1电力蓄电池的维护要求

1）日常检查：清除灰尘，检查连接条、外壳、极柱，测量电压。2）年度检查：核准容量放电试验，放电电流为I10恒流。当单体电压为终止电压1.8V时，停止放电，放电过程中，记下蓄电池组的端电压、每个蓄电池端电压、电解液密度。若蓄电池组第一次核对性放电，就放出了额定容量，不再放电，充满容量后便可投入运行。若放充三次均达不到额定容量的80%，可判此组蓄电池使用年限已到，并安排更换。

2物联网技术在电力通信蓄电池维护中的应用

2.1单片机技术在电力系统蓄电池智能充放电控制中的应用

2.1.1主电路设计

蓄电池充放电过程的自动化控制离不开主电路的支持，要想实现恒流或恒压充电，就需要对充电电流进行整流、滤波、稳压等一系列操作。以光储系统为例，光伏发电电源电压受光伏能源变化影响不够稳定，需要通过整流以后得到直流稳定电压，然后再将直流电压借助于并网系统逆变器转换为高频交流母线电压。主电路整流桥式电路设计思路具体如下：第一，整流电路的设计，采用四个二极管结成电桥形式，利用二极管的单向导电特点，把光伏发电产生的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。第二，滤波电路设计，采用电容滤波，通过电容将脉动电压存储起来以后在缓慢释放，将电压的脉动特点逐渐消解掉，把脉动电压变为稳定地直流电压。第三，稳压电路设计，采用三端式集成稳压器对直流电压进行稳压处理，为后续的逆变器转换交流母线电压做好准备。

2.1.2功能模块功能实现程序设计

单片机作为整个控制系统的主控芯片，需要对整个系统的各个功能性模块的功能实现进行控制。首先，为了保证单片机性能的稳定性，在每次单片机进行一次逻辑研判以前要对其进行初始化处理。初始化处理包括了以下几个方面：第一，要对寄存器中的数据进行归零处理，要为寄存器中的各个数据赋初始值。第二，要确认设置补全单片机充放电控制主程序运行所需的各类具体参数，如上文充电系统中的进入浮充阶段的蓄电池电流预设值，以及放电系统中电流、电压预设值。第三，要对单片机的I/O端口的状态进行初始化。第四，要对单片机的计数器以及定时器状态进行初始化，并设定运算参数。其次，按键采集程序，主要用于实现对充放电状态的人工控制功能。操作人员通过按键可以实时设置充放电过程中的控制参数。通过探测按键开关状态来判断是否生成修改参数、控制充放电状态等人工操作。为了避免因为按键抖动引起的误判，在读取到按键开关状态变化的数据以后，要延时进行判断。

2.2工程用UPS后备电源蓄电池选用设计

UPS后备电源采用同直流系统共用蓄电池的储能方式时，按照DL/T5044《电力工程直流电源系统设计技术规程》要求，与电力系统连接的发电厂，厂用交流电源事故停电时间应按1h计算，直流负荷统计中包括交流不间断电源负荷，规程给出了直流电源系统蓄电池容量选择和计算的方法，按照该方法选择的蓄电池容量，完全满足UPS蓄电池后备供电时间不小于30min的要求。

2.3氢电HESS配合策略

氢储能系统在高功率运行状态下有更高的效率，综合成本也更低，因此应使氢储能系统在较高的功率下运行。蓄电池与氢储能系统在储能时长和储能功率上互补，又因氢储能系统功率与效率正相关，在功率达到一定阈值后氢储能系统的运行综合成本比蓄电池低。故把两种储能系统相结合，同时提出了一种氢电HESS配合策略，从而达到氢电HESS充放电的最优解。设蓄电池储能系统和氢储能系统综合成本相等时的功率为HESS的模式切换功率阈值PHESS，th。为了防止功率指令在阈值功率附近波动时，HESS在２种储能模式下反复切换。模式１：在功率指令未达到阈值时，氢储能系统关闭，蓄电池承担电能充放的功能。模式２：当功率指令超过阈值后，氢储能系统根据功率指令正负启动PEMFC或PEME。其中PHESS，t为t时刻氢电HESS的充放电功率；PBS，t为t时刻蓄电池储能系统的充放电功率；PH2，t为t时刻氢储能系统的充放电功率；ξ为返回系数，取值大于１；ｂ为当前模式切换变量，为１时表示模式１，为２时表示模式２。返回系数的取值应重点考虑氢储能设备的最小连续运行时间与最小连续停运时间对模式切换的影响。返回系数ξ取值较小时，会使切换过于敏感，导致迟滞环作用降低或无效；返回系数ξ取值较大时，会使氢电HESS中的两种储能工作在效率相对较低的区间，增加综合成本。

2.4运行策略

考虑对能源充分利用以及微网运行经济性,提出基于ES的能量控制策略。其中,当新能源出力大于负载需求功率时,系统供充电顺序为:蓄电池优先充电,当蓄电池电能达到最大荷电状态约束时,氢储能系统充电,氢储能达到最大荷电状态时,由ES工作储能。当新能源出力小于负载功率时,由于蓄电池响应快,系统放电顺序为:蓄电池优先放电,之后氢储能系统放电。功率不足由ES工作做补充。策略①:满足负荷所需功率后,发电系统多余功率对蓄电池进行充电直至充满;策略②:满足负荷所需功率和蓄电池最大充电功率后,发电系统多余功率向电解槽供电开始制氢直至储氢罐最大值;策略③:满足负荷所需功率、蓄电池最大充电功率以及电解槽功率后,电力弹簧储能启动冲至最大值,并计算过剩功率Pex;策略④:新能源出力不足时,蓄电池工作将缺额功率补满;策略⑤:新能源出力不足时,蓄电池和燃料电池开始工作将缺额功率补满;策略⑥:新能源出力不足时,蓄电池、燃料电池和电力弹簧开始工作并计算缺额功率Psp。微网系统中引入电力弹簧作为虚拟储能装置后可有效调节系统内的负荷功率,从而降低系统内储能装置的容量降低储能成本,提高微网经济性。为虚拟储能的应用提供了一定的参考。加入电力弹簧提高了新能源的消纳,降低了所配置微网系统的能源浪费率,进一步改善弃风、弃光现象,有利于促进新能源发电产业的长远发展。氢储能系统的配置可减少蓄电池的使用与双碳目标不谋而合,氢储能作为清洁储能装置能够大幅提高微网竞争力,降低成本增加效益。

结语

物联网、大数据、人工智能等技术的推出和发展，对电力蓄电池的运维将起到革命性的改变，对运维效果也将有质的飞跃。

参考文献

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[2]孙婧波.基于单片机的蓄电池电量检测[J].电子测试,2020(24):20-22.

[3]王聪慧,张顺星,张维.基于单片机的小功率微电网智能控制器设计[J].工业加热,2020,49(08):35-38+42.